캅테인의 별
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1. 개요
캅테인의 별은 1897년 야코뷔스 캅테인에 의해 발견된 적색 왜성으로, 지구에서 12.76광년 거리에 위치해 있다. 이 별은 고유 운동이 매우 커서, 발견 당시에는 고유 운동이 가장 빠른 별이었으며, 캅테인 운동성군의 구성원이기도 하다. 2014년에는 캅테인의 별 주위를 공전하는 두 개의 슈퍼지구형 행성 후보(캅테인 b, 캅테인 c)가 발표되었으나, 이후 연구를 통해 별의 활동에 의한 신호일 가능성이 제기되며 행성 존재는 부정되었다.
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| 캅테인의 별 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 별자리 | 화가자리 |
| 겉보기 등급 | 8.853 |
| 변광성 유형 | BY Dra (추정) |
| 위치 정보 | |
| 시선 속도 | +245.05 km/s |
| 고유 운동 (적경) | +6491.223 mas/yr |
| 고유 운동 (적위) | −5708.614 mas/yr |
| 연주 시차 | 254.1986 mas |
| 특징 | |
| 분광형 | sdM1 또는 M1.5V |
| B-V 색지수 | 1.57 |
| U-B 색지수 | +1.21 |
| 절대 등급 | 10.89 |
| 물리적 특징 | |
| 질량 | 0.281 태양 질량 |
| 반지름 | 0.291 태양 반지름 |
| 광도 | 0.012 태양 광도 |
| 표면 중력 | 4.96 |
| 표면 온도 | 3570 K |
| 금속 함량 | -0.86 |
| 자전 주기 | 124.71일 |
| 자전 속도 | 9.15 km/s |
| 나이 | 115억 년 |
| 식별 정보 | |
| 다른 이름 | 가자미자리 VZ별 GJ 191 HD 33793 CD-45°1841 CP(D)-44°612 SAO 217223 LHS 29 LTT 2200 LFT 395 GCTP 1181 HIP 24186 |
2. 관측 역사
야코뷔스 캅테인은 1897년 《케이프 사진소천성표》를 작성하던 중 캅테인의 별을 발견했다. 캅테인은 1873년 B.A. 굴드가 C.Z. V 243으로 등재한 항성이 목록에서 사라진 것을 확인하던 중, 로버트 이네스가 해당 위치에서 15 각초 떨어진 곳에서 목록에 없는 별(캅테인의 별)을 발견했다. 이 별은 연간 8 각초 이상의 매우 큰 고유운동을 보였다. 비록 로버트 이네스 역시 캅테인의 별 발견에 기여했으나, 이후 이 별은 '캅테인의 별'로 불리게 되었다.
히파르코스 측성 위성이 관측한 시차 측정값에 따르면 지구로부터 캅테인의 별까지의 거리는 약 12.76광년이다. 캅테인의 별은 약 10800년 전 지구에 약 7광년까지 접근했다가 이후 멀어지고 있다.
발견 당시 캅테인의 별은 그룸브리지 1830을 제치고 고유운동이 가장 빠른 별이었으나, 1916년 바너드별이 발견되기 전까지 그 기록을 유지했다. 2014년 캅테인의 별 주위를 공전하는 슈퍼지구형 외계 행성 후보 둘(캅테인 b, 캅테인 c)의 발견이 발표되었으나, 이후 연구에서 부정되었다.
3. 특징
캅테인의 별의 질량은 태양의 약 27%이고, 반지름은 태양의 약 29%이며, 광도는 태양의 약 1.2%이다. 표면 온도는 약 3550K로 태양(약 46억 년, 5778K)보다 훨씬 낮고, 나이는 약 110억 년으로 추정된다. 캅테인의 별과 같은 별은 태양보다 10배에서 20배 더 긴 100~2000억 년까지 살 수 있다.
캅테인의 별의 분광형은 sdM1로, 이는 M1형 주계열성보다 광도가 낮은 준왜성임을 의미한다. 수소와 헬륨 외의 원소 함유량(천문학자들은 이를 금속함량이라고 한다)은 태양의 약 14%이다. 캅테인의 별은 용자리 BY형 변광성으로, 변광성 기호는 '''화가자리 VZ'''이다. 이는 채층의 자기 활동과 흑점의 영향으로 별의 밝기가 변한다는 것을 의미한다.
캅테인의 별은 천구 상에서 1년에 8.7초각이나 이동하는 큰 고유 운동을 가지고 있으며, 이는 바너드 별 다음으로 두 번째로 빠른 속도이다.
3. 1. 캅테인 운동성군
캅테인의 별은 여러 면에서 독특한 항성이다. 고유운동 값이 크고 은하중심을 역행 방향으로 공전하고 있으며, 태양에서 가장 가까운 헤일로 별이기도 하다. 이 별은 캅테인 운동성군으로 불리는, 우주 공간에서 이동 궤적을 공유하는 운동성군의 구성원이다. 화학적 원소들의 함량으로 볼 때 이 운동성군에 속한 항성들은 한때 센타우루스자리 오메가(우리은하에 병합된 왜소은하의 잔해로 생각되는 구상성단)에 속해 있었으며, 병합 과정에서 캅테인의 별을 포함한 성군의 구성원들은 오메가 성단에서 내쳐져 나와 조석 잔해가 된 것 같다.
4. 행성계
2014년, 유럽 남방 천문대(ESO)의 HARPS 분광기, 켁 천문대, PFS 천문대의 도플러 분광법 관측을 바탕으로 캅테인 b와 캅테인 c, 두 개의 행성이 캅테인의 별 주위를 돌고 있다는 발표가 있었다. 캅테인 b는 약 110억 년 된 것으로 추정되어, 발견 당시 가장 오래된 생명체 거주가능 영역 내 행성 후보였다. 캅테인 c는 생명체 거주 가능 영역 바깥에 있는 것으로 추정되었다.[1]
두 행성은 5:2 궤도 공명에 가까운 상태였으나, 정확한 공명 상태는 확인되지 않았다. 궤도 동역학적 누적 결과, 두 행성은 근점 동시 회전 상태에 있어 동역학적으로 안정된 상태인 것으로 나타났다.
그러나 2015년 연구에서는 캅테인 b의 공전주기가 항성 자전주기의 1/3이라는 점을 들어, 행성 신호가 항성 활동에 의한 인공 신호일 가능성을 제기했다. 2016년 연구에서는 항성의 자전 속도가 이전 추정치보다 낮다는 것을 발견하여, 최초 행성 발견 논문의 신빙성을 높였다. 2021년, 새로운 분석에서는 행성 존재를 나타내는 신호가 주성의 자전이나 활동에 의한 아티팩트이며, 행성의 존재를 부정하는 결과가 발표되었다. 현재까지 캅테인의 별 주위를 공전하는 행성의 존재는 확인되지 않고 있다.
4. 1. 행성계 정보 (2014년 발표 기준, 2021년 부정)
2014년 캅테인의 별 주변에서 행성 캅테인 b와 캅테인 c 두 개를 발견했음이 공식 발표되었다. 캅테인 b는 밝혀진 외계 행성들 중 생명체가 거주 가능한 조건을 만족하는 행성으로는 나이가 가장 많다.(약 110억 년) 그러나 로버트슨 연구진(2015)은 캅테인 b의 공전주기는 항성 자전주기의 3분의 1로 b의 신호는 항성 활동의 인공적 신호일 가능성이 유력하다고 주장했다. 다만 로버트슨 등은 캅테인 c의 존재를 배제할 수는 없으며 추가적인 관측이 필요하다고 주장했다. Guinan 연구진(2016)은 (예전 논문 저자들과 마찬가지로) 캅테인의 별의 자전 속도가 종전의 값보다 낮은 것을 발견했으며 이는 행성을 최초로 발견한 논문의 신빙성을 올려준다. 다만 항성의 자전 주기를 확정하고 논쟁을 해결하기 위해 추가적인 데이터가 필요할 것이다.캅테인 b와 c의 공전 주기는 5:2에 가까우나 궤도공명 상태에 있는지는 발견 당시 검증할 수 없었다. 공전 궤도를 동역학적으로 누적한 결과 두 행성은 근점 동시회전(近点同時回轉, apsidal co-rotation)으로 불리는 상태에 있었으며 이는 행성계가 긴 시간 척도상에서 동역학적으로 안정되어 있다는 뜻이다. Guinan 연구진(2016)은 캅테인의 별이 젊고(~ 5억 년) 매우 활동적이었을 시절 행성의 대기를 벗겨내지 않았다고 가정하면 현재 캅테인 b에 생명체가 살 환경이 조성될 수 있다고 추정했다. 캅테인의 별 행성계의 발견은 작가 알라스테어 레이놀즈의 단편 과학소설 '슬픈 캅테인' ''Sad Kapteyn''과 함께 발표되었다.
| 동반천체 (항성에서 가까운 순서) | 질량 | 공전궤도 반지름 (AU) | 공전주기 (일) | 궤도이심률 | 궤도경사각 | 반지름 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| b | ≥ 4.8 M⊕ | 0.168 | 48.616 | 0.21 | — | ≥ 1.5 R⊕ |
| c | ≥ 7.0 M⊕ | 0.311 | 121.53 | 0.23 | — | — |
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참조
[1]
웹사이트
Kapteyn's Star
http://www.solstatio[...]
[2]
문서
各B、V、Uより計算
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